一种新颖的零电压开关全桥逆变器

提出了一种新颖的零电压开关全桥逆变器电路,在单H桥逆变电路的直流侧增加有源箝位软开关支路,可以实现所有开关管的零电压开通,同时由于谐振电感的存在,还可以抑制主开关管的反并联二极管反向恢复电流,从而降低逆变器的开通损耗和反向恢复损耗。本文较为详细地分析了电路实现软开关的各个过程,并从理论上计算了软开关实现条件,最后搭建了300W的实验样机进行了实验验证。     

高效率准谐振Buck变换器设计与研究

电感电流临界连续工作模式(BCM)Buck变换器,在电感电流下降到零时,输出滤波电感和开关管并联电容谐振即准谐振(Quasi Resonant)(QR)。在开关管两端电压谐振到零的时候开通开关管,则可以实现零电压零电流开通(ZVS/ZCS)。本文通过详细分析输出电感与开关管并联电容的谐振过程,得出开关管两端电压为零的时间,并且通过设计延时电路,以保证输入电压变化时依然能够实现零电压和零电流开通(ZVS/ZCS)。在开关管关断时由于开关管两端并联了谐振电容,可近似认为是零电压关断。而且Buck变换器工作于BCM模式时输出滤波电感体积小,动态响应速度变快,二极管自然关断,没有反向恢复损耗。最后设计了一台3kW的原理样机,最高效率可以达到98.7%。     

应用于直流固态变压器的串联谐振变换电路效率优化分析

直流固态变压器是直流电网中核心元件之一,其变换效率是一个重要指标。以谐振DC-DC变换器作为基本单元级联的直流固态变压器的效率主要由谐振DC-DC变换器所决定。本文通过对串联谐振变换电路进行阶段分析,讨论了影响开关管关断损耗的主要因素;推导了电路的零电压开通条件;探讨了通过优化相位滞后角与谐振频率以提升变换器效率的方案。搭建了串联谐振变换电路实验样机,实验结果初步验证了本文提出的效率优化方案的有效性。     

一种新颖的磁耦合式无源无损吸收电路

文中利用磁耦合原理,将变换电路中的电感改为耦合电感,在耦合电感的二次绕组上获得一个受开关管控制的电压源,为开关管创造准谐振软开关条件。为此,提出了一种新颖的磁耦合式无源无损吸收电路,将其应用于Boost电路中,并详细分析了该电路的工作原理。计算机仿真和实验结果表明,采用这种吸收电路后,开关管能够实现零电流开通和零电压关断,减小了关断损耗,提高了电路的总体效率,尤其是在重载情况下,增加吸收电路可以使变换器效率提高8%左右。     

辅助电路无耦合电感的箝位谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的效率和降低辅助谐振电路的损耗,提出一种新型箝位谐振直流环节逆变器,其辅助电路中无耦合电感,可简化电路的分析与计算。由于引入了箝位电路,逆变器直流环节最高电压被箝位在直流电源电压的1.01~1.1倍。在逆变器主开关需要切换时,通过单独开关控制辅助谐振电路,使直流环节电压波形形成零电压凹槽,逆变器的主开关能完成零电压软切换,辅助开关能完成零电流软开通和零电压软关断。基于各工作阶段的等效工作电路,分析电路工作过程,得到完成软切换的条件和参数的具体设计步骤,构造一台10k W的实验样机。从实验结果可以看出,逆变器的主开关和辅助开关实现了软开关,因此该新型箝位谐振直流环节软开关逆变器能有效降低开关损耗和改善效率。     

一种新型的零电压零电流转移DC-DC变换器

提出了一种新型的零电压、零电流转移DC-DC变换器，即通过采用两条辅助谐振网络实现了全部主、辅开关管的软开关，主开关管实现了零电压零电流开通、零电压零电流关断，开关管电压电流应力小，辅助开关管实现了零电流通断，特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合。并以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理，软开关实现条件，给出了谐振参数的设计方法，该软开关设计思想可以推广到其它基本的DC-DC变换器中。电路仿真和实验结果验证了所提出的方案是可行的。     

直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

单管无线电能传输系统主电路参数的优化设计

常见的单管逆变电路只能在开关管开通或关断期间实现能量传输。本文提出了一种单管感应耦合式电能传输系统,该系统不仅可以实现零电压开通和零电压关断,而且在两种开关状态下都能传递能量。为了使该设计方案能够高效、稳定地传输能量,给出一种基于电压传输特性的主电路参数设计方法。在对主电路进行动态分析的基础上,对其谐振网路进行了等效变换,得出系统的电压增益函数。在优化原副边谐振频率的过程中得出了开关管实现ZVS的条件和系统实现最大电压增益的参数配置。完成了系统全局最优设计。最后通过仿真和实验验证了设计的正确性。     

无极灯用LCCL谐振变换器特性分析与研究

提出一种适合于无极灯负载特性的LCCL谐振变换器。针对该变换器和无极灯负载,推导出负载变化时谐振回路固有谐振频率表达式,得到不同负载和谐振参数下谐振回路电压增益特性、稳态时最大功率输出条件以及开关管实现零电压开关(ZVS)的临界条件,分析了谐振回路中各参数变化对谐振电路特性和开关管ZVS的影响,在此基础上提出了一种兼顾最大输出功率和开关管ZVS限定条件的谐振参数设计方案。该设计方案保证当电路固有谐振频率发生一定改变时,开关管依然可以实现ZVS,有效地减少了开关损耗。最后设计了一台85W的原理样机,实验结果验证了所提方案是可行的。     

一种双CLT谐振软开关直流变换器设计与实现

提出了一种双CLT谐振软开关直流变换器。通过采用双变压器结构,变换器的电压增益曲线不仅具有两个谐振频率点,还具有一个独特的谐振零点,极大地拓宽了输出电压范围,使得输出电压在零至额定值范围内灵活可调。变换器可以在全负载范围内实现开关管零电压开通、二极管准零电流开通和零电流关断;在半载至额定负载范围内实现开关管准零电流关断,在轻载时限制关断损耗,变换器的关断损耗得到有效抑制。同时,在双CLT结构中,两个变压器的一次侧漏感可以作为谐振电感的一部分,削弱了漏感给电路带来的不利影响。最后,设计了一台1k W的样机,其最高效率可达95.3%,实验结果证明了理论分析的可靠性。     

一种新型的有源软开关变换器

为实现一种结构简单,高效,高频,低的电压应力,简于控制的软开关升压变换器,提出一种有源辅助谐振换流新型软开关变换器,即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关,主开关管实现了零电压零电流开通、零电压关断,开关管电流电压应力小,辅助开关管实现了零电压零电流关断、零电流开通,特别适用于以绝缘栅双极型晶体管(...     

单相全桥谐振直流环节软开关逆变器

为提高逆变器的效率和简化控制方式,提出一种单相全桥谐振直流环节软开关逆变器。通过单独开关控制辅助谐振电路,使直流环节电压在逆变器主开关需切换时下降到零,逆变器的主开关可以实现零电压开关,同时辅助开关也可以实现零电压开关。而且,逆变器直流环节电压不会超过直流源电压。由于谐振过程和零电压持续时间都较短,因而可以减少功率消耗和提高直流电压的利用率。依据不同工作模式下的等效电路,分析其工作原理,结合相平面分析法研究其动力学行为,给出了软开关实现条件和参数设计过程,搭建了实验样机。实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关都实现了软开关,可以有效地降低该软开关逆变器的开关损耗和提高其效率。     

Buck电流馈电全桥拓扑的研究与设计

详细分析了Buck电流馈电全桥变换器的工作原理及其与Buck电压型全桥变换器的不同点,分析了全桥功率管开关的电流和电压变化情况.该拓扑的全桥变换器的晶体管由于零电压关断而没有关断损耗,而且与变压器漏感串联零压导通,所以导通损耗也很小.设计了Buck电流型全桥主电路、Buck开关管的吸收电路、PWM控制电路及隔离驱动等电路.通过实验验证了该变换器很适合大功率、高电压输出的场合,具有一定适用性和可靠性.     

单相无桥Cuk功率因数校正器分析与设计*

根据电感和电容的对偶原理,研究了工作于不连续电容电压模式(discontinuous capacitor voltage mode,DCVM)的单相无桥CukPFC变换器。首先介绍了变换器的稳态分析和DCVM模式实现条件,其次给出了相应参数设计的理论依据,最后采用PSIM仿真软件验证了电路特性。仿真结果显示工作于DCVM模式的CukPFC变换器具有低开关电流应力,低输入电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)以及开关管的零电压关断和输出二极管零电压导通的特性。     

基于桥臂电路的能量有源回馈吸收单元研究

提出一种基于桥臂电路的能量有源回馈吸收单元(EARS),不仅能够实现桥臂电路的软开关,还能解决能量回馈过程中的环流问题。EARS由无源软开关吸收回路和能量有源回馈支路构成,无源软开关吸收回路能够实现主电路开关管的零电流开通和零电压关断;而储存于缓冲电容的能量则能通过能量有源回馈支路返回至电源侧,并解决了无源回馈支路中的环流问题。能量有源回馈支路中辅助开关管的控制策略简单并且与主开关管相互独立,有利于系统模块化,提高了系统的可靠性。最后,通过搭建1 k W的能量有源回馈吸收单元实验平台,对上述电路拓扑的有效性和优越性进行验证。     

一种新型大功率ZVZCS三电平DC-DC变换器

三电平直流变换器因其主开关器件电压应力仅为Vin/2且具有拓扑结构简单和软开关特性好等优点,受到工业界和学术界的广泛关注。基于IGBT的零电压零电流开关ZVZCS(zero-voltage zero-current switching)三电平DC-DC变换器是大功率高压直流变换的主流方案,具有通流能力强、软开关负载范围宽和原边通态损耗低等优点。但目前ZVZCS三电平直流变换器仍存在原边电流复位困难和整流二极管电压应力高等问题,限制了该类变换器在大功率场合的应用。提出一种新型ZVZCS飞跨电容型不对称PWM半桥三电平DC-DC变换器,采用电压可变电流复位电路,在保证主开关器件宽负载范围实现软开关的同时不增加副边整流二极管的电压应力,且复位电路中的MOSETs全负载范围ZVS(zero-voltage switching)关断和ZCS(zero-current switching)开通。此外,该电路在飞跨电容两端串联一个双向开关,防止原边电流复位后反向,该双向开关在全负载范围可实现ZVS关断和ZCS开通,因此增加的损耗可以忽略。讨论了电路的结构、工作原理和特性,设计了一台6.5 kW实验样...     

PWM零电直流变流器中一种新型的压零电流转换软开关单元

提出了一种新型的零电压零电流转换(ZVZCT)软开关单元，并基于该开关单元，构造了BuckZVZCTPWM变流器。该变流器实现了主开关管的零电压零电流开关，辅助开关管的零电流开通、零电压零电流关断，以及续流二极管的零电压零电流关断、零电压开通：不但适合于少子器件，而且适合于多子器件，同时保持PWM控制的特点。同时，该ZVZCT软开关单元可以推广到其它变流器之中，构造出新型ZVZCTPWM变流器族。进行详细的稳态分析、仿真分析和实验验证。实验结果完全验证了理论分析的正确性。     

一种升压型准谐振PFC电路研究

提出了一种升压型准谐振PFC电路，详细分析了电路的工作原理及特性，并在一台功率为100W、开关工作频率为100kHz的通信用开关电源装置上进行了实验验证。实验结果证明了该电路实现了零电压开关，功率开关管电压电流应力小。同时高频工作状态使得电源装置实现了高效化、小型化和轻量化。所提出的PFC电路在满载时效率高达91%。